皖南地区太平复式向斜构造解析及其意义

陈秀其, 周涛发

(1.合肥工业大学 资源与环境工程学院,安徽 合肥 230009; 2.安徽省地质调查院,安徽 合肥 230001)

皖南地区太平复式向斜构造解析及其意义

陈秀其1,2, 周涛发1

(1.合肥工业大学 资源与环境工程学院,安徽 合肥 230009; 2.安徽省地质调查院,安徽 合肥 230001)

皖南地区太平复式向斜形成于印支期,文章通过野外调查和构造解析可知该向斜构造主要是两期构造叠加的产物,即早期褶皱(F1)形成于加里东期,其构造样式主要为区域性开阔宽缓褶皱,规模巨大,为复式褶皱，其构造线呈北东东或近东西向延伸;晚期褶皱(F2)形成于印支期,其样式为线形紧闭-中常褶皱,规模较小,呈平行排列的简单褶皱,其轴迹呈北东或北北东向。两期构造斜跨叠加,使早期褶皱轴迹向北东偏转。深入研究区内构造特征及其演化规律,对区域构造属性的厘定具有重要意义。

加里东期;印支期;开阔宽缓褶皱;构造解析;皖南

皖南地区位于扬子陆块东南缘,处于江南古陆(造山带)北东段,江南断裂呈北东向斜跨研究区,构成太平复式向斜的北界。对于区内盖层构造属性认识,主要有以下观点:① 认为扬子东南缘存在加里东褶皱[1-11];② 认为区内盖层中发育的褶皱构造形成于印支期,加里东运动仅表现为抬升造陆运动[12-16]。1∶200 000区调和1∶250 000区调均认为区内盖层褶皱形成于印支期,但1∶250 000宣城幅区调认为区内存在加里东褶皱形迹,其构造样式仅为露头尺度的层间紧闭-斜歪-同斜褶皱;然而,总体面貌不清。浙赣皖三省地质志也认为加里东期运动在浙赣皖相邻区仅表现为抬升造陆，因此目前对区内盖层褶皱特征、性质和构造样式等认识存在较大分歧。加里东运动构造属性和表现形式,一直是区内构造研究的重要问题之一。本文在前人研究的基础上,以区内盖层褶皱构造为研究对象,通过对太平复式向斜构造解析,并对褶皱伴生的劈理和断裂变形构造综合分析,厘定区内盖层褶皱构造属性及其历史演化。

1 区域地质背景

青白口系浅变质岩基底分布于皖南地区南缘,主要由溪口群、历口群和变形变质侵入体等组成,前人应用SHRIMP及LA-ICP-MS获得最新锆石U-Pb测年数据集中于822～760 Ma,表明其形成于新元古代[17-21]。其岩性主要由形成于岛弧或弧后盆地环境的浅变质碎屑沉积岩夹火山岩组成[22]。历口群底部石英质砾岩不整合于溪口群牛屋组之上[23]。盖层除缺失中下泥盆统之外,从南华系至中三叠统发育较齐全。南华系底砾岩角度不整合于基底溪口群、历口群等之上[24]。区内岩浆活动主要发育晋宁期和燕山期侵入岩。前者主要为S型花岗闪长岩类;后者主要为花岗岩类,属高钾钙碱系列[25-27]。火山岩主要由青白口系铺岭组、井潭组以及晚中生代等层位组成，地质构造复杂。褶皱构造主要有太平复向斜(14～18，23)、七都复背斜(7～13)和殷家汇褶皱带(1～6)等,其构造属性一直不清。断裂构造主要为江南断裂(F1)、祁门-歙县断裂(F2)、绩溪断裂(F3)和葛公镇断裂(F4),其他断裂构造为一般断裂。具体如图1所示。

1～6.殷家汇褶皱带 7～13.七都复背斜 14～18、23.太平复向斜 19～22.晏公堂褶皱带 24.兰田向斜 26.临溪向斜 F1—江南断裂 F2—祁门-歙县断裂 F3—绩溪断裂 F4—葛公镇断裂

2 褶皱变形特征

区内盖层中发育露头尺度褶皱和区域(填图尺度)褶皱的特征如下。

2.1 露头尺度褶皱变形特征

区内于早古生代地层中有一系列层间露头尺度的小褶皱发育。其出露长度一般为1～6 m,宽为0.5～2 m,规模为小型褶皱,野外实测其轴迹走向北东东或近东西向最为发育。这些小褶皱常发育于岩石能干性差异较大的软弱层中,如区内寒武系-志留系的含炭质泥灰岩、泥灰岩、泥岩和粉砂质泥岩等层位较为发育。该期褶皱常伴生劈理和拉伸线理构造,这些劈理和线理走向近东西,倾伏北东东或南西西,呈波状起伏,暗示存在叠加构造。前人于区内宁国和黄山九里溪等地发现此类小型褶皱[8-9, 28]。

2.2 盖层区域褶皱基本特征

区内七都复背斜和太平复向斜位于江南断裂两侧(图1)。北西侧的七都背斜出露长大于130 km,宽度大于30 km,由多个次级褶皱(7～13)组成。南东侧的太平复向斜出露长大于150 km,宽度30～50 km,也由多个次级褶皱(14～18)组成。

从总体出露形态上来看,两者均呈巨大“帚状”特征。其轴迹走向一致,呈近东西延伸。七都复背斜轴面倾向北北西,而太平复向斜轴面倾向南南东,两者枢纽均向北东东倾伏。两者均由前寒武纪和寒武纪-志留系地层组成。两翼地层产状均南陡北缓。

上述复式褶皱的次级褶皱特征见表1所列。

表1 研究区盖层褶皱特征

由表1可看出，,其长宽比范围为3∶1～6∶1,均呈短轴状。其翼间夹角范围为70°～125°,因此主要为开阔宽缓褶皱。

殷家汇褶皱带(1～6)位于七都复背斜的北西侧。各褶皱平行排列,背斜与向斜级次相同，其规模较小。

各褶皱主要由志留系至中三叠统和前志留系组成,如图2所示。

K—白垩系 C-T—石炭系-三叠系 D3—上泥盆统 S—志留系 ∈—寒武系 S0—层理 S1、S2—一期、二期劈理

其轴迹走向呈北东或北北东向,轴面倾向北西,枢纽均向南西倾伏。褶皱长宽比大于10∶1,翼间夹角范围为50°～70°,因此为相对紧闭的中常线形褶皱。

2.3 太平复向斜构造解析特征

该文在1∶500 000区调的基础上,选取太平复向斜七都段进行构造解析,结果显示两期区域褶皱构造叠加现象(图2)。从图2可知,第一期褶皱构造(F1)由太平复式向斜及其次级褶皱组成,其特征见表1所列。次级褶皱位态特征多属斜歪倾伏褶皱类型，其枢纽波状起伏,向北东东倾伏。该复向斜轴迹走向为65°～85°。区域上,其构造线与浙赣皖相邻区加里东期构造线基本一致[29]。无独有偶,在华南湘中地区加里东期褶皱轴迹走向为南西西-北东东[30],也与区内构造线一致。显然,它们可能为同期构造运动的产物。褶皱长宽比范围为3∶1～6∶1,呈短轴褶皱形态。其翼间夹角范围为75°～125°,因此形态呈开阔宽缓褶皱特征。次级褶皱一般幅度较小，各褶皱卷入的最新地层均为志留系(表1),且前人于研究区东侧外围的皖南宁国和浙西一带发现了上泥盆统五通组(或西湖组)与下伏志留系唐家坞组呈角度不整合接触[8-10]。因此,该期褶皱可能形成于加里东期。

第二期褶皱(F2)轴迹走向北东40°～50°,其翼间夹角范围为55°～70°,呈中常褶皱;褶皱长宽比大于10∶1,呈线形形态。第二期构造线总体与区内北部殷家汇褶皱带构造线一致,因殷家汇褶皱带卷入的最新地层为中三叠统(见图1和表1),且前人于该褶皱带北侧的安徽繁昌县接官亭一带发现了上三叠统角度不整合于中三叠统之上[31],因此该期褶皱形成于印支期。

2.4 区域褶皱特征对比分析

从褶皱轴迹走向、枢纽倾伏、位态和形态特征来看,前已述及,七都与太平复式褶皱轴向协调一致(表1),均向北东东倾伏,均呈短轴褶皱形态,均为开阔型褶皱,从而表明可能为同期构造运动形迹。七都复背斜及其次级褶皱轴面产状总体倾向北西,而太平复向斜及其次级褶皱轴面产状总体倾向南南东,故其运动学特征又具有“对冲特点”。

而殷家汇褶皱带枢纽均向南西倾伏,其形态特征为相对紧闭的线形中常型褶皱。其轴迹与前述复式褶皱轴迹有30°～35°交角,故与上述两大复式褶皱明显不协调。显然为不同期构造运动的产物。

在褶皱组合特征上,七都背斜和太平向斜各自均呈复式褶皱,且两者呈巨大的构造穹窿-盆地组合特征。它们的次级褶皱成对等幅出现,并呈次一级的构造穹窿-盆地组合。上述两大褶皱的部分次级褶皱轴向与殷家汇褶皱带的轴向近一致,两者可能为同期构造形迹,并呈现新的构造组合图景。即江南断裂北西侧,晚古生代地层均为相对紧闭向斜构造,组成槽部;早古生代地层组成宽缓褶皱,其顶部平缓,地貌上呈“台子状”的箱状褶皱。

其褶皱组合特征呈隔槽式(侏罗山式)褶皱构造样式(图2)。而该断裂南东侧,均由早古生代地层组成宽缓褶皱,其组合特征却呈隔挡式(阿尔卑斯式)褶皱组合特征[32]，如图3所示。

由图3可以看出，隔挡式褶皱形成早于隔槽式褶皱[33],因此该组合特点可能暗示中南部两大褶皱系统(太平复向斜、七都复背斜)形成早于北部的殷家汇褶皱带。

1.河沥溪组 2.霞乡组 3.奥陶系 4.上寒武统 5.中下寒武统 6.南华-震旦系 7.青白口系 8.断层 9.地层产状(S0) 10.一期(S1)、二期劈理(S2) 11.一期、二期褶皱枢纽

3 褶皱伴生的劈理变形特征

区内褶皱伴生劈理构造较发育。对区内多个劈理构造点进行统计分析,显示早古生代地层中主要发育两期劈理变形构造(S1、S2),其次还见有劈理S3。即发育走向北东东向(S1)、北东向或北北东(S2)、北北西向(S3)等劈理构造,如图4a所示。在其倾向玫瑰花图上,反映为倾向近南或近北、北北西或南南东、南西或北东、近西向等方向,如图4b所示。

图4 太平复向斜伴生劈理构造

S1为区域性连续劈理,其走向近东西或北东东,与早期褶皱轴向近一致。S2为晚期褶皱的轴面劈理。S3为间隔状劈理,走向近南北向,可能与印支晚期构造有关。野外调查证实,S1被S2切割如图5所示,S3切割前者(图5a)。三期劈理构造先后关系明确,且呈构造叠加和构造置换现象(图5a)。

本次调查和前人区域调查资料证实,上泥盆统至中三叠统中不发育区域性连续劈理变形构造,暗示其可能处于浅部构造层次。连续性劈理(S1)只发育于早古生代地层中,尤其岩性为粉砂岩、泥岩或泥页岩、钙质泥岩等软弱岩层较为发育。表明其可能为加里东期构造形迹之一,处于深部构造层次。

图5 皖南地区劈理变形构造解析

4 断裂变形特征

区内断裂构造主要发育近东西向或北东东向、北东向、北北东向、北北西向等几组(图1)。根据图1中断裂之间的切割关系可知，其近东西向或北东东向发育最早,北东向或北北东向次之,而北北西向最晚。近东西向或北东东向断裂为复式褶皱(太平复向斜)配套的走向断裂。区内北东东-北东向断裂主要为江南断裂(F1),该断裂西段近东西或北东东延伸,东段呈北东向斜穿研究区。其走向与太平复向斜走向一致,因此为其走向断裂。该断裂控制着两侧早古生代地层岩性、岩相、古生物等,因此加里东期断裂强烈活动。加里东构造事件之后,其仍然控制两侧的岩性和古生物等发育,因此又具多期活动的特点,为控制性区域断裂[33]。祁门-歙县断裂(F2)的走向近东西,与兰田向斜盆地走向一致。该断裂早期为倾向近北的正断层性质,其北盘(上盘)沉降,对兰田向斜盆地形成起着控制作用[31],因此其形成于加东里期。且该断裂对南侧中生代红色盆地沉积起着控制作用,证明其活动性持续到晚中生代,因而具有多期活动特征[31]。绩溪断裂(F3)呈北东或北北东向,区内部分出露，为皖浙赣断裂带组成部分。文献[31]研究认为该断裂为皖浙赣断裂带的北东段构造形迹,最终形成于晚中生代时期。北北东向主要为葛公镇断裂(F4),走向20°,切割北东向、北东东向、东西向断裂,并被第四系所覆盖(图1),故其可能形成于燕山期[34]。

5 讨 论

5.1 区域褶皱变形序列分析

对于研究区的构造格局,20世纪完成的1∶200 000安庆幅、旌德、祁门幅、屯溪、建德等幅区调、浙赣皖三省地质志和21世纪初的1∶250 000安庆幅区调均认为古生代-早中生代盖层褶皱均形成于印支期,加里东运动仅表现为抬升造陆运动。其主要理由如下：

(1) 区内未见有上泥盆统五通组与其下伏志留系之间角度不整合接触关系。区内1∶200 000、1∶250 000区调和浙赣皖三省地质志均将两者接触关系定性为平行不整合接触。近年来,前人于研究区北东外围和浙西一带发现了两者之间接触关系为角度不整合接触[8-10],且上述地区与区内处于同一构造带上。显然,区内可能存在加里东期褶皱构造。

(2) 认为区内为“自震旦纪至中三叠统地层构成统一的褶皱系统”(据1∶200 000安庆、旌德等幅区调资料)。前述构造解析,显示区内存在2个褶皱系统，即太平复向斜和七都复背斜由早古生代和前寒武纪地层组成,其卷入最新地层均为志留系,构造线近东西向,因此可能为加里东期褶皱(F1)。区内较为典型的加里东褶皱为兰田向斜和临溪向斜,其轴向近东西。兰田向斜被称之为加里东期残留向斜盆地[29]。区域上,江南隆起带的北侧早古生代地层发育近东西向延伸的宽缓褶皱[34]。无独有偶,在赣东北、雪峰山地区乃至华南地区同样存在早古生代近东西向的开阔宽缓型褶皱样式[30，35-36]。然而,殷家汇褶皱带主要由泥盆纪-中三叠统和前泥盆系组成,该褶皱卷入最年轻地层为中三叠统。据区域地质资料,该期褶皱没有卷入临近的侏罗系地层。另外,在区域上,文献[37]研究已经证实存在印支期角度不整合接触关系。显然该期构造为印支期褶皱(F2)。由于印支构造层的下伏层志留系发育的滑脱层(泥岩、页岩)起着调节作用,使得晚期较强烈褶皱变形对早期较弱褶皱变形叠加与改造作用变弱[34],早期构造样式仍保持以开阔宽缓型样式为主。因此,区内盖层发育2个褶皱系统。

另外,加里东期和印支期构造均受到燕山早期北东-北北东向构造的叠加和改造作用(燕山晚期主要为伸展构造和大规模岩浆活动)。据研究区南东缘1∶200 000区域地质资料,卷入侏罗系的褶皱均为宽缓小型向斜,褶皱变形微弱,呈北东向延伸。因此,燕山早期构造对早期褶皱叠加改造较弱,但可使早期褶皱的轴迹不同程度地向北东偏转,从而形成了目前的构造格局。

5.2 露头尺度褶皱性质分析

前人对于露头尺度褶皱构造属性认识存在分歧。少数专家认为北东东向的紧闭小褶皱为印支早期变形构造[28],但多数地质专家认为该型紧闭褶皱是加里东期构造形迹[8-10]，其成因可能为顺层剪切滑动形成的[30]。野外调查发现该型小褶皱具有拉伸线理构造和伴生的石英杆或石香肠等线状构造。因此,可能属于沉积后挤压前的伸展构造[38]，其可能为加里东早期褶皱形态。本次调查证实,近东西向小褶皱在晚古生代地层中不发育,且仅在早古生代或更老的地层中发育,而北东、北北东及北西向小褶皱在休宁流塘等地晚古生代地层见及发育[9]。因此近东西向小褶皱为加里东期构造形迹,而北东、北北东及北西向小褶皱可能为印支等晚期构造。

6 结 论

(1) 发现区内盖层主要发育两期褶皱构造,F1褶皱样式主要为开阔宽缓褶皱,构造线呈北东东向;F2褶皱样式为相对紧闭的中常型线形褶皱,构造线呈北东向。

(2) 厘定了F1褶皱可能形成于加里东期,F2褶皱为印支期构造。

(3) 形成以江南断裂为界,分别呈隔槽式和隔挡式褶皱组合特征的构造样式。

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TectonicanalysisofTaipingcompoundsynclinestructureinsouthernAnhuianditssignificance

CHEN Xiuqi1,2, ZHOU Taofa1

(1.School of Resources and Environmental Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China; 2.Anhui Institute of Geological Survey, Hefei 230001, China)

Taiping compound syncline in southern Anhui formed in the Indosinian period. The results of the field investigation and structural analysis show that the syncline is mainly composed of folds of two-stage structure superposition. The early tectonic formation was formed in the Caledonian period(F1). The scale is enormous. Its structural style is mainly represented by the regional open and wide fold. The structural combination is characterized by compound fold. The structure line direction is NEE to nearly EW. The late fold was formed in the Indosinian period(F2). Its structural style is represented by closed-normal linear fold. The folds are parallel arranged in NE or NNE. The size is relatively small. Two stages of construction obliquely superimposed, defecting the early fold axis from EW to NE. The study of its structural characteristics and evolution law is of great significance to the determination of regional tectonic attributes.

Caledonian; Indosinian; open and wide fold; tectonic analysis; southern Anhui

2017-08-29；

2017-10-08

国家自然科学基金重大国际(地区)合作与交流资助项目(41320104003);中国地质调查局国土资源大调查资助项目(1212011120851;12120114039701)

陈秀其(1968-),男,安徽全椒人,合肥工业大学博士生,安徽省地质调查院高级工程师;

周涛发(1964-),男,安徽庐江人,博士，合肥工业大学教授,博士生导师,通讯作者，E-mail:tfzhou@hfut.edu.cn.

10.3969/j.issn.1003-5060.2017.12.020

P597.3;P588.122

A

1003-5060(2017)12-1684-08

(责任编辑闫杏丽)